湿球温度的计算及应用

湿球温度的计算及应用 荣剑文 3 (开利空调冷冻销售(上海)有限公司,上海200001) 【 摘 要 】 湿球温度很难通过直接测量精确获得,本文给出一简便计算公式,并通过一小段程序计算可精确得出湿球温度。 湿球温度参数已在冷却塔风机控制、 冷却塔冬季免费供冷等多处得到了工程应用。 【 关键词 】 水蒸汽饱和压力;焓值;湿球温度;风机控制 Calculation and application of wet bulb temperature Rong Jianwen (Carrier air conditioning PvTd时的水蒸汽饱和压力,Pa。 公式(1)的计算值与使用Hyland - Wexler方程 式获得的数值相差很小。在干球温度0 90 区 间,该偏差小于0. 05%。 再通过以下两个公式 3 可求得湿空气焓值 : d =0.6219 0.01HrPv 101326-0.01HrPv (2) h =1.01Td + ( 2500+1.84Td ) d (3) 式中 Hr 相对湿度, % ,其数值范围是0100; d 含湿量, kg/kg干空气; h 湿空气焓值, kJ /kg干空气。 所以,当已知干球温度和相对湿度,根据公式 (1)(3)即可计算出湿空气焓值h。 湿球温度是在定压绝热条件下,空气与水直接接 触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度。即,湿空气 焓值保持不变,相对湿度为100%时对应的温度。若 已知湿球温度,可利用公式(1)(3)的变形,即公式 (4)(6)计算出该湿空气焓值hw。 Pv=611.2e 18.678- Td 234.5 Tw Tw+257.14 (4) dw=0.6219 Pv 101326- Pv (5) hw=1.01Tw + ( 2500+1.84Tw ) d w (6) 式中 Tw 湿球温度,; Pv水蒸汽饱和压力, Pa; 83制冷技术 2008年第4期 3 作者简介:荣剑文(1972 - ) , 男,高级工程师,主要从事空调控制系统设计。通讯地址:上海市九江路333号金融广场3楼,开利空调冷冻 销售(上海)有限公司,邮编: 200001。 电子邮箱: david. rongcarrier . utc. com,电话: 021 - 23063389,手机: dw 含湿量, kg/kg干空气; hw 湿空气焓值, kJ /kg干空气。 通常情况下干球温度和相对湿度是容易测量的, 是已知值。湿空气焓值h可以通过公式(1)(3)计 算,也是已知的。根据湿球温度的定义,当湿空气焓 值h = hw,可以根据公式(4)(6)得到以下公式 (7)来计算湿球温度Tw。 h = hw =1.01Tw+0.6219(2500+1.84Tw) 6112.2e 18.678- Tw 234.5 Tw Tw+257.14 101326-611.2e 18.678- Tw 234.5 Tw Tw+257.14 (7) 在实际工程中依靠方程式(7)来计算湿球温度 显然是十分困难的。可以编写一小段程序让计算机 或控制器计算得出Tw。 该程序的思路是:先假设一湿 球温度值,通过公式(4)(6)可计算出hw,把hw与 通过公式(1)(3)计算出的h进行比较。 当hw h,减小一些该湿球温度数值,计算出 新的hw,再与h进行比较。 多次比较后将得出一合适 的湿球温度值,与其对应的焓值等于h。 通过以上方式计算得出的湿球温度有较高的准 确性(当然也取决于干球温度、 相对湿度传感器精度 及控制器(计算机)计算精度 ) , 与相对湿度传感器有 同等级的精度。所以可完全替代昂贵的湿球温度信 号变送器。 2 湿球温度的应用 湿球温度在暖通空调领域有着广泛的应用。 开式冷却塔是利用水和空气的接触,通过蒸发作 用来散去制冷空调中产生的热量的一种设备。进入 冷却塔内的冷却水与被吸入塔内的干燥、 低湿度室外 空气之间存在着水分子的浓度差和动能压力差,在塔 内静压的作用下,水分子不断地向空气中蒸发,成为 水蒸汽分子,剩余的水分子的平均动能便会降低,从 而使循环水的温度下降。 可以看出,冷却水降温除与空气的干球温度有 关,还与空气的湿球温度有关。只要水分子能不断地 向空气中蒸发,水温就会降低,这也就是潜热交换。 但是,水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当 与水接触的空气不饱和时,水分子不断地向空气中蒸 发,但当水气接触面上的空气达到饱和时,水分子就 蒸发不出去,而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的 水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数 量,水温保持不变。所以理想化的冷却塔出水温度最 低等于室外空气的湿球温度。由此可以看出,与水接 触的空气越干燥(湿球温度越低 ) , 蒸发就越容易进 行,水温就容易降低。可见室外空气的湿球温度也是 制约一台冷却塔散热能力的因素之一。 在很多工程案例中,开式冷却塔的风机启停或转 速控制通常是把出水温度与出水温度设定值进行比 较,以决定风机的启停或转速。对于压缩式制冷机, 进入机组的冷却水水温越低,机组的制冷量也有所提 高。 图1 冷却水温与制冷量的关系 图1是某国外品牌压缩式制冷机冷却水温与制 冷量的曲线图 4 ,其额定工况在冷却水29. 4 时制 冷量为1934kW,随着冷却水温的降低,机组的制冷 量可提升到2261kW。所以通常希望冷却塔的出水 温度较低,因此会把出水温度设定值设得较低,如 21。这样就会产生这样的一个问题:在夏季,冷却 塔的出水温度往往远高于21,所以根据上述的控 制逻辑冷却塔风机会全开或满转速。冷却塔风机没 有任何的节能可能。 现用室外湿球温度+冷幅作为冷却塔出水温度 设定值,冷却塔出水温度与该设定值进行比较来控制 冷却塔风机的启停或转速调节。冷幅是指出水温度 与湿球温度的差值。冷幅虽然与冷却塔性能、 室外干 球温度有关,但在夏季可以近似认为该值不变。 以上这种控制冷却塔风机的最大好处是:当出水 温度接近于室外湿球温度+冷幅时,说明在该室外空 气条件下冷却塔已达到了最大的散热性能,再多开冷 却塔风机也不能或降不了多少出水温度。这种情况 下就有可能因少开风机而节能。 冬季利用冷却塔来免费取冷也需确切地知道室 外空气湿球温度。如需要7 的冷水,板式换热器换 932008年第4期 制冷技术 热温差是2,冷却塔的冷幅是4,可知此时的室外 湿球温度必须 1 才能制取7 冷水,从而具备免 费供冷能力。这样,室外湿球温度就成了判断是否使 用冷却塔免费取冷的依据。 3 结语 311 本文根据空气的干球温度,通过一简便公 式计算出水蒸汽饱和压力;再根据空气的相对湿度, 求得空气的含湿量和焓值;最后通过编程计算,逼近 求得空气的湿球温度,避免了求解复杂的方程式。 312 湿球温度参数可应用于夏季冷却塔的风机 控制,实现冷却塔的节能控制;湿球温度参数也可作 为冬季是否能使用冷却塔免费供冷的判据。 参考文献 1 Hyland W, Wexler A, 1983a.Formulations for the thermodynamic properties of the saturated phasesof H2O from 173. 15 K to 473. 15 K J . ASHRAE Transactions 89(2A). 2 Carrier Corporation.Comfort Controller FlowchartManual M . U. S . A. : Carrier Corporation, 1999. 3赵荣义,范存养,薛殿华,钱以明.空气调节M .北京:中国建筑 工业出版社, 1994. 11. 4 Ron Beliveau. Applying 19XRV Chillers in Variable Primary Systems M . U. S . A. : Carrier Corporation, 2003. 7. 霍尼韦尔特殊材料集团完成亚太技术中心扩建 中国“ 智 ” 造 全球共享 霍尼韦尔(纽约证交所交易代码: HON)特殊材 料集团于2008年10月22日宣布,已完成亚太技术 中心的扩建。扩建后的技术中心将具备从小规模实 验研究到可提供工业化量产样品的能力,从而可以更 好地服务于亚太及全球的市场需要。 此次扩建后技术中心的实验室面积由原有1700 平方米扩大到6100平方米,并在原有16个独立实验 室的基础上新增14个独立实验室,包括百级洁净室、 高温热泵实验室、PVC(聚氯乙烯)高性能特殊润滑剂 的开发测试实验室等。 此次扩建是霍尼韦尔公司位于上海张江的研发 中心整体扩建的一部分,整体扩建总投资超过1350 万美金。 “ 位于上海的亚太技术中心是特殊材料集团全 球研发体系的重要组成部分。 ” 霍尼韦尔特殊材料集 团副总裁兼亚太区总经理张宇峰博士表示,“ 此次扩 建显示了公司对亚太地区的持续承诺,以及通过技术 创新服务亚洲和全球客户的信心。 ” 为支持中国及亚洲地区日益增长的客户需求,霍 尼韦尔特殊材料集团于2004年底在上海张江高科技 园区建成了亚太技术中心。技术中心开展了一系列 节能、 环保领域的研究项目。技术中心目前的重点研 究项目包括用于光伏太阳能电池新型材料的研究,有 效利用自然能源和循环利用废热的高温热泵工质研 究,新一代柔性显示材料研究等等。到目前为止,技 术中心共有55个项目获得或正在申请技术专利。 亚太技术中心是特殊材料集团全球七大研发中 心之一,其它研发中心分别位于美国和德国。 (易美济公关) 第六届中国汽车空调国际研讨会在上海胜利召开 本刊讯 2008年11月24、25日,由联合国环境署 (UNEP) ,中国国家环境部中国汽车工业协会、 中国 制冷协会车用空调工作委员会联合主办的第六届中 国汽车空调国际研讨会在上海顺利召开。 来自各国政府部门和各大汽车公司、 汽车空调生 产企业及国内代表200多人参加